第四講 3 化學(xué)計(jì)算常用的方法 教案

1、科目化學(xué)課題化學(xué)計(jì)算的常用方法課型新授教師課時(shí)1課時(shí)時(shí)間三維目標(biāo)1 掌握化學(xué)計(jì)算中的常用方法和技巧。2 強(qiáng)化根本計(jì)算技能 ,提高速算巧解能力和數(shù)學(xué)計(jì)算方法的運(yùn)用能力。重、難點(diǎn)知識(shí)重點(diǎn)：化學(xué)計(jì)算中的常用方法和技巧。難點(diǎn)：化學(xué)計(jì)算中的常用方法和技巧。重點(diǎn)知識(shí)預(yù)習(xí)設(shè)計(jì)1、 化學(xué)計(jì)算常用的方法2、 練習(xí)冊(cè)P24-25考綱研究課標(biāo)研究考情分析(2019·常州模擬)在硫酸鈉和硫酸鋁的混合溶液中 ,Al3的物質(zhì)的量濃度為0.2 mol·L1 , 為0.4 mol·L1 ,溶液中Na的物質(zhì)的量濃度為 A.0.1 mol·L1 B.0.2 mol·L1 C.0.

2、3 mol·L1 D.0.4 mol·L1 解析在任何溶液中 ,陽(yáng)離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù) ,那么有3c(Al3)c(Na)2c( ) ,解得c(Na)0.2 mol·L1。 本課時(shí)知識(shí)體系構(gòu)建題型一：差量法的應(yīng)用題型二：守恒法的應(yīng)用題型三：關(guān)系式法的應(yīng)用題型四：平均值法的應(yīng)用題型五：極端假設(shè)法的應(yīng)用題型六：討論法的應(yīng)用教師授課及學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程教師授課及學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程教學(xué)過(guò)程課堂活動(dòng)、反思、評(píng)價(jià)【經(jīng)典題型】題型一：差量法的應(yīng)用【例1】10毫升某氣態(tài)烴在80毫升氧氣中完全燃燒后 ,恢復(fù)到原來(lái)狀況1.01×105Pa , 270C時(shí) ,測(cè)得

3、氣體體積為70毫升 ,求此烴的分子式?！军c(diǎn)撥】原混和氣體總體積為90毫升 ,反響后為70毫升 ,體積減少了20毫升。剩余氣體應(yīng)該是生成的二氧化碳和過(guò)量的氧氣 ,下面可以利用差量法進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。 CxHy + x+O2 xCO2 + H2O 體積減少1                             &

4、#160;                                               1+10   &

5、#160;                                                 &

6、#160;                        20 計(jì)算可得y=4 ,烴的分子式為C3H4或C2H4或CH4【規(guī)律總結(jié)】差量法是根據(jù)物質(zhì)變化前后某種量發(fā)生變化的化學(xué)方程式或關(guān)系式 ,找出所謂“理論差量 ,這個(gè)差量可以是質(zhì)量差、氣態(tài)物質(zhì)的體積差、壓強(qiáng)差 ,也可以是物質(zhì)的量之差、反響過(guò)程中的熱量差等。該法適用于解答混合物間的反響 ,且反響前后存在上述差量的反響

7、體系。【穩(wěn)固】1、現(xiàn)有KCl、KBr的混合物3.87g ,將混合物全部溶解于水 ,并參加過(guò)量的AgNO3溶液 ,充分反響后產(chǎn)生6.63g沉淀物 ,那么原混合物中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為A.0.241 B.0.259 C.0.403 D.0.487題型二：守恒法的應(yīng)用【例2】Cu、Cu2O和CuO組成的混合物 ,參加100Ml0.6mol/LHNO3溶液恰好使混合物溶解 ,同時(shí)收集到224mLNO氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況。求：（1） 寫出Cu2O跟稀硝酸反響的離子方程式。（2） 產(chǎn)物中硝酸銅的物質(zhì)的量。（3） 如混合物中含0.01moLCu ,那么其中Cu2O、CuO的物質(zhì)的量分別為多少？（4） 如混合物中Cu的

8、物質(zhì)的量為X ,求其中Cu2O、CuO的物質(zhì)的量及X的取值范圍?！军c(diǎn)撥】此題為混合物的計(jì)算 ,假設(shè)建立方程組求解 ,那么解題過(guò)程較為繁瑣。假設(shè)抓住反響的始態(tài)和終態(tài)利用守恒關(guān)系進(jìn)行求解 ,那么可到達(dá)化繁為簡(jiǎn)的目的。（1） 利用電子守恒進(jìn)行配平。3Cu2O+14HNO3=6Cu(NO3)2 + 2NO+7H2O（2） 利用N原子守恒。nHNO3= 0.06mol ,nNO= 0.01mol ,那么nCu(NO3)2=0.06-0.01/2=0.025mol（3） 此題混合物中雖含有Cu、Cu2O和CuO三種物質(zhì) ,但參加氧化復(fù)原反響的只有 Cu、Cu2O ,所以利用電子守恒可直接求解。轉(zhuǎn)移電子總數(shù)

9、：ne-= nNO×3=0.03molCu提供電子數(shù)：0.01×2=0.02molCu2O提供電子數(shù)：0.03-0.02=0.01mol nCu2O=0.01/2=0.005molnCuO=0.0025-0.01-0.005×2=0.005mol（4） 根據(jù)3解法可得nCu2O=0.015-Xmol nCuO=X-0.005mol。根據(jù)電子守恒進(jìn)行極端假設(shè)：假設(shè)電子全由Cu提供那么nCu=0.015mol；假設(shè)電子全由Cu2O提供那么nCu2O=0.015mol ,那么nCu2+=0.03mol大于了0.025mol ,說(shuō)明nCu不等于0 ,另根據(jù)nCuO=X-0

10、.005mol要大于0可得nCu>0.005mol。所以0.005mol < nCu<0.015mol?！疽?guī)律總結(jié)】化學(xué)反響的實(shí)質(zhì)是原子間重新組合 ,依據(jù)質(zhì)量守恒定律在化學(xué)反響中存在一系列守恒現(xiàn)象 ,如：質(zhì)量守恒、元素守恒、電荷守恒、電子得失守恒等 ,利用這些守恒關(guān)系解題的方法叫做守恒法。質(zhì)量守恒就是化學(xué)反響前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和不變 ,在配制或稀釋溶液的過(guò)程中 ,溶質(zhì)的質(zhì)量不變。元素守恒即反響前后各元素種類不變 ,各元素原子個(gè)數(shù)不變 ,其物質(zhì)的量、質(zhì)量也不變。電荷守恒即對(duì)任一電中性的體系 ,如化合物、混和物、溶液等 ,電荷的代數(shù)和為零 ,即正電荷總數(shù)和負(fù)電荷總數(shù)相等。電子得失

11、守恒是指在發(fā)生氧化復(fù)原反響時(shí) ,氧化劑得到的電子數(shù)一定等于復(fù)原劑失去的電子數(shù) ,無(wú)論是自發(fā)進(jìn)行的氧化復(fù)原反響還是原電池或電解池中均如此。【穩(wěn)固】2、碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸 ,轉(zhuǎn)化為氯化銅。在高溫下這兩種化合物均能分解成氧化銅。溶解28.4g上述混合物 ,消耗1mol/L鹽酸500mL。燃燒等質(zhì)量的上述混合物 ,得到氧化銅的質(zhì)量是A.35g B.30 g C.20 g D.15 g 題型三：關(guān)系式法的應(yīng)用【例3】為了預(yù)防碘缺乏病 ,國(guó)家規(guī)定每千克食鹽中應(yīng)含有4050毫克的碘酸鉀。為檢驗(yàn)?zāi)撤N食鹽是否為加碘的合格食鹽 ,某同學(xué)取食鹽樣品428克 ,設(shè)法溶解出其中全部的碘酸鉀。將溶液酸化并參加

12、足量的碘化鉀淀粉溶液 ,溶液呈藍(lán)色 ,再用0.030mol/L的硫代硫酸鈉溶液滴定 ,用去18.00mL時(shí)藍(lán)色剛好褪去。試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該加碘食鹽是否為合格產(chǎn)品。有關(guān)反響如下：IO35I6 H3I23H2OI22S2O322IS4O62【點(diǎn)撥】此題為多步反響的計(jì)算 ,可根據(jù)反響方程式直接建立IO3和S2O32的關(guān)系式進(jìn)行求解。解： 6S2O32 - IO3 6mol 1mol0.030mol/L×18.00mL×10-3 n nI2=0.09×10-3mol每千克食鹽中含KIO3：該加碘食鹽是合格的【規(guī)律總結(jié)】實(shí)際化工生產(chǎn)中以及化學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)研究時(shí) ,往往涉及到

13、多步反響：從原料到產(chǎn)品可能要經(jīng)過(guò)假設(shè)干步反響；測(cè)定某一物質(zhì)的含量可能要經(jīng)過(guò)假設(shè)干步中間過(guò)程。對(duì)于多步反響體系 ,依據(jù)假設(shè)干化學(xué)反響方程式 ,找出起始物質(zhì)與最終物質(zhì)的量的關(guān)系 ,并據(jù)此列比例式進(jìn)行計(jì)算求解方法 ,稱為“關(guān)系式法。利用關(guān)系式法可以節(jié)省不必要的中間運(yùn)算步驟 ,防止計(jì)算錯(cuò)誤 ,并能迅速準(zhǔn)確地獲得結(jié)果。用關(guān)系式解題的關(guān)鍵是建立關(guān)系式 ,建立關(guān)系式的方法主要有：1、利用微粒守恒關(guān)系建立關(guān)系式 ,2、利用方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)間的關(guān)系建立關(guān)系式 ,3、利用方程式的加合建立關(guān)系式。【穩(wěn)固】3、脊椎動(dòng)物的骨骼中含有磷。以下是測(cè)定動(dòng)物骨灰中磷元素含量的實(shí)驗(yàn)方法。稱取某動(dòng)物骨灰樣品0.103 g ,用

14、硝酸處理 ,使磷轉(zhuǎn)化成磷酸根。再參加某試劑 ,使磷酸根又轉(zhuǎn)化成沉淀。沉淀經(jīng)灼燒后得到組成為P2Mo24O77的固體其式量以3.60 ×103計(jì)0.504 g。試由上述數(shù)據(jù)計(jì)算該骨灰樣品中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。磷的相對(duì)原子質(zhì)量以31.0 計(jì)。題型四：平均值法的應(yīng)用【例4】由鋅、鐵、鋁、鎂四種金屬中的兩種組成的混和物10克 ,與足量的鹽酸反響產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2升 ,那么混和物中一定含有的金屬是 A.鋅B.鐵C.鋁D.鎂【點(diǎn)撥】此題利用平均摩爾電子質(zhì)量求解 ,據(jù)10克金屬與足量的鹽酸反響產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2升可得金屬平均摩爾電子質(zhì)量為10g/mol。四種金屬的摩爾電子質(zhì)量

15、分別為：Zn：32.5g/mol、Fe：28g/mol、Al：9g/mol、Mg：12g/mol ,其中只有Al的摩爾電子質(zhì)量小于10g/mol ,故答案為C。【規(guī)律總結(jié)】所謂平均值法是一種將數(shù)學(xué)平均原理應(yīng)用于化學(xué)計(jì)算的解題方法。它所依據(jù)的數(shù)學(xué)原理是：兩個(gè)數(shù)Mr1和Mr2Mr1大于Mr2的算術(shù)平均值Mr ,一定介于兩者之間。所以 ,只要求出平均值Mr ,就可以判斷出Mr1和Mr2的取值范圍 ,再結(jié)合題給條件即可迅速求出正確答案。常見(jiàn)方法有：求平均原子量、平均式量、平均摩爾電子質(zhì)量、平均組成等。【穩(wěn)固】4、由10g含有雜質(zhì)的CaCO3和足量的鹽酸反響 ,產(chǎn)生CO20.1mol ,那么此樣品中可能

16、含有的雜質(zhì)是A.KHCO3和MgCO3 B.MgCO3和SiO2 C.K2CO3和SiO2 D.無(wú)法計(jì)算題型五：極端假設(shè)法的應(yīng)用【例5】將一定質(zhì)量的Mg、Zn、Al混合物與足量稀H2SO4反響 ,生成H2 2.8 L標(biāo)準(zhǔn)狀況 ,原混合物的質(zhì)量可能是A.2 g B.4 g C.8 g D.10 g【點(diǎn)撥】此題給出的數(shù)據(jù)缺乏 ,故不能求出每一種金屬的質(zhì)量只能確定取值范圍。三種金屬中產(chǎn)生等量的氫氣質(zhì)量最大的為鋅 ,質(zhì)量最小的為鋁。故假設(shè)金屬全部為鋅可求的金屬質(zhì)量為8.125g ,假設(shè)金屬全部為鋁可求的金屬質(zhì)量為2.25g ,金屬實(shí)際質(zhì)量應(yīng)在2.25g 8.125g之間。故答案為B、C。【規(guī)律總結(jié)】“

17、極端假設(shè)法是用數(shù)學(xué)方法解決化學(xué)問(wèn)題的常用方法 ,一般解答有關(guān)混合物計(jì)算時(shí)采用 ,可分別假設(shè)原混合物是某一純潔物 ,進(jìn)行計(jì)算 ,確定最大值、最小值 ,再進(jìn)行分析、討論、得出結(jié)論?！痉€(wěn)固】5、0.03mol銅完全溶于硝酸 ,產(chǎn)生氮的氧化物NO、NO2、N2O4混合氣體共0.05mol。該混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量可能是A30 B46 C50 D66題型六：討論法的應(yīng)用【例6】向300mL KOH溶液中緩慢通入一定量的CO2氣體 ,充分反響后 ,在減壓低溫下蒸發(fā)溶液 ,得到白色固體。請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題：1由于CO2通入量不同 ,所得到的白色固體的組成也不同 ,試推斷有幾種可能的組成 ,并分別列出。2假設(shè)

18、通入CO2氣體為2.24L標(biāo)準(zhǔn)狀況下 ,得到11.9g的白色團(tuán)體。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算確定此白色固體是由哪些物質(zhì)組成的 ,其質(zhì)量各為多少？所用的KOH溶液的物質(zhì)的量濃度為多少【點(diǎn)撥】1由于CO2和KOH反響時(shí)物質(zhì)的量之比不同那么產(chǎn)物不同 ,故可根據(jù)CO2和KOH反響時(shí)物質(zhì)的量之比對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行討論。由：CO22KOHK2CO3H2O CO2KOHKHCO3可知nCO2/nKOH=1/2時(shí)產(chǎn)物為K2CO3 ,nCO2/nKOH=1時(shí)產(chǎn)物為KCO3 ,所以nCO2/nKOH<1/2時(shí) ,KOH 過(guò)量那么產(chǎn)物為K2CO3KOH ； 1/2< nCO2/nKOH<時(shí) ,對(duì)于反響來(lái)說(shuō)二氧化碳過(guò)量而對(duì)

19、于反響來(lái)說(shuō)二氧化碳量缺乏 ,所以產(chǎn)物為K2CO3KHCO3 ；nCO2/nKOH>時(shí) ,二氧化碳過(guò)量 ,那么固體產(chǎn)物為KHCO3。答案為：K2CO3KOH K2CO3 K2CO3KHCO3 KHCO32由：CO22KOHK2CO3H2O CO2KOHKHCO3 22.4L(標(biāo)態(tài)) 138g 22.4L(標(biāo)態(tài)) 100g 2.24L(標(biāo)態(tài)) 13.8g 2.24L(標(biāo)態(tài)) 10.0g 13.8g11.9g10.0g 得到的白色固體是 K2CO3和KHCO3的混合物。設(shè)白色固體中 K2CO3 x mol ,KHCO3 y mol ,即CO22KOHK2CO3H2O CO2KOHKHCO3 x

20、 mol 2x mol x mol y mol y mol y mol x moly mol2.24L/22.4molL10.100 mol CO2138gmol1 × x mol 100 gmol1 × y mol11.9g 白色固體解此方程組 ,得 x0.0500mol K2CO3 y0.0500mol KHCO3 白色固體中 ,K2CO3 質(zhì)量為 138gmol1 × 0.0500mol6.90gKHCO3質(zhì)量為 100 gmol1 ×0.0500mol5.00g消耗 KOH 物質(zhì)的量為 2x moly mol2×0.0500mol0.0500mol0.150mol所用 KOH 溶液物質(zhì)的量濃度為0.150mol/0.300L 0.500 molL1【規(guī)律總結(jié)】有一類化學(xué)計(jì)算題 ,由于某一條件的不確定 ,結(jié)果可能是兩個(gè)或兩個(gè)以上 ,也可能在某個(gè)范圍內(nèi)取值 ,這類題需要用討論的方法求解。常見(jiàn)的類型：1、討論反響發(fā)生的程度；2、討論反響物是否過(guò)量；3、討論反響物或生成物的組成范圍；4、討論不定方程的解?！痉€(wěn)固】6、常溫下盛有10ml NO2和10 ml NO 組成的混合氣體的大試管倒立于水中 ,當(dāng)向其中緩緩?fù)ㄈ隣2一段